光伏微网频率管理系统研究

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鉴于光伏发电在全球电力能源结构中的战略地位,太阳能完全具备成为未来主要供应能源的潜力,因此并网型的光伏微网技术成为了重要的研究方向。本文主要围绕光伏微网相关并网技术的理论依据,对集储能装置为一体的光伏微网并网的各部分进行了深入的分析研究,建立了相应的数学模型,并针对光伏微网与主电网交互情况,设计了频率管理系统,最后通过仿真分析,实现了光伏微网有选择的为主电网提供辅助频率支撑的功能。  本文主要工作如下:  1、本文根据太阳能电池的电气特性以及光伏阵列在不同的光照强度和环境温度下的输出特性,建立了光伏发电的数学模型;集储能装置为一体的光伏微网能更好地为主电网服务,实现更多光伏微网的功能,储能装置是关键部分。本文选取常用铅酸蓄电池为储能装置的代表,根据蓄电池的内部的电化学反应原理、外部电能接入后的恢复过程,建立了蓄电池的数学模型;通过不同电量检测方法的比较,为能准确地对电池能量的管理,建立了蓄电池电量SOC的数学模型。针对光伏微网能为主电网提供辅助频率支撑原理,对电力系统的频率特性进行了分析,当电力系统频率发生变化时,根据负荷频率特性与发电机组的频率特性进行了相应频率补偿方法分析。  2、为完成光伏微网的频率管理系统的研究,本文运用matlab/stateflow设计了光伏微网频率管理系统,该系统运用模糊控制的思想对电网频率进行实时检测分类,充分考虑了电网的运行情况(负荷高峰、低谷)、不同天气条件的光伏发电实际输出(是否上网、最大功率运行、恒功率运行等)、蓄电池的充放电状态(过充和过放)的情况。根据所设计的光伏微网频率管理系统不同工作模式,设计了相应的DC/AC、DC/DC控制器。最后,本文在matlab/simulink环境下建立了多功能光伏-蓄电池发电系统联网运行仿真模型,通过仿真结果证明了所设计频率管理系统的正确性与有效性,通过控制微网内蓄电池充放电与光伏单元配合,光伏微网能够有效向主电网提供或吸收有功功率,提供辅助频率支撑。
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